一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，通過在接收端和發(fā)射端放置多天線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路，可W獲得 空間分集來提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，并且不會(huì)造成帶寬和功率的浪費(fèi)，但是在應(yīng)用中受到各 種現(xiàn)實(shí)因素的限制，因而在實(shí)際系統(tǒng)中并不一定適用。在協(xié)作通信中，利用網(wǎng)內(nèi)多個(gè)用戶天 線組成分布式系統(tǒng)，將MIMO技術(shù)應(yīng)用到多天線受限的移動(dòng)終端上，能獲得空間分集增益。 有關(guān)的研究已經(jīng)產(chǎn)出一些成果或正在進(jìn)行中，需要指出的是，目前的研究偏重于如何選擇 中繼來提高信道容量、減小端到端傳輸時(shí)延、降低數(shù)據(jù)傳輸能耗和接收誤比特率，而忽視了 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的一些問題，如中繼選擇的公平性問題，包括能量消耗的公平性、資源分配的公 平性等。具體體現(xiàn)為：
[0003] (1)現(xiàn)有研究一般選擇信道條件良好的中繼鏈路參與協(xié)作通信，因此信道條件良 好的中繼鏈路被選擇的頻率更高，當(dāng)中繼設(shè)備為電池供電的用戶設(shè)備時(shí)，中繼導(dǎo)致能量的 快速消耗，對(duì)用戶來說是難W承受的，如果用戶本身從協(xié)作中不能獲得收益，就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害 用戶體驗(yàn)；
[0004] (2)中繼的非公平選擇將導(dǎo)致中繼設(shè)備負(fù)荷的不平衡，高負(fù)荷中繼的呼叫阻塞概 率或者數(shù)據(jù)端到端時(shí)延增大，增大了系統(tǒng)資源調(diào)度的難度和系統(tǒng)復(fù)雜度；
[0005] (3)有效的移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)和負(fù)荷平衡對(duì)于獲得高的系統(tǒng)容量至關(guān)重要，中繼負(fù)荷不 平衡將對(duì)獲得高的系統(tǒng)容量帶來不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有協(xié)作中繼選擇方法忽視中繼選擇的公平性問題，提供一 種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[000引一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟1，根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)中各中繼節(jié)點(diǎn)的供電來源，將協(xié)作通信系統(tǒng)分為=種情 形，即協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)、協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中 繼節(jié)點(diǎn)或協(xié)作通信系統(tǒng)中同時(shí)存在電池和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)；
[0010] 步驟2,根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)的情形，確定對(duì)應(yīng)的中繼選擇方式，即
[0011] 情形1，當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，用戶y根據(jù)公式（1)選 擇中繼節(jié)點(diǎn)ki對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)；即
[001 引
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是，包括如下步驟： 步驟1，根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)中各中繼節(jié)點(diǎn)的供電來源，將協(xié)作通信系統(tǒng)分為三種情形， 即協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)、協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié) 點(diǎn)或協(xié)作通信系統(tǒng)中同時(shí)存在電池和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)； 步驟2,根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)的情形，確定對(duì)應(yīng)的中繼選擇方式，即 情形1，當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，用戶y根據(jù)公式⑴選擇中 繼節(jié)點(diǎn)匕對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)；即
式中，a:為移動(dòng)中繼意愿因子；0i為電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)集合；#1為用戶y在中 繼節(jié)點(diǎn)i鏈路上的信噪比；}為用戶U在中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路上的中斷門限； 情形2,當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，用戶y根據(jù)式（2)選擇中繼 節(jié)點(diǎn)1^2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)；即
式中，〇2為固定中繼意愿因子；0 2為電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)集合；為中繼節(jié)點(diǎn)j的 用戶集合的用戶數(shù)；h為中繼節(jié)點(diǎn)j的用戶集合中用戶的用戶編號(hào)；g_Uf)為用戶h在中 繼節(jié)點(diǎn)j鏈路上的信噪比，為用戶Uj在中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路上的中斷門限，用戶yj滿足 為用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路上的信噪比； 情形3,當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中同時(shí)存在電網(wǎng)和電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，用戶y選擇
據(jù)式（2)選擇中繼節(jié)點(diǎn)k2來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)； 上述Vk2分別由式⑴和式⑵確定；a:為移動(dòng)中繼意愿因子；為用戶U在 中繼節(jié)點(diǎn)匕鏈路上的信噪比；!為用戶U在中繼節(jié)點(diǎn)ki鏈路上的中斷門限；a2為固定 中繼意愿因子；為中繼節(jié)點(diǎn)k2的用戶集合中用戶的用戶編號(hào)；為中繼節(jié)點(diǎn)k2的用戶 集合的用戶數(shù)；ytd為用戶4在中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路上的信噪比；為用戶在中繼節(jié)點(diǎn) k2鏈路上的中斷門限；rif為用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路上的信噪比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， 移動(dòng)中繼意愿因子Ci1的取值范圍是a1多〇 ;固定中繼意愿因子a2的取值范圍是a2彡 0〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， 中繼節(jié)點(diǎn)鏈路由源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， Q1為滿足的電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)集合；?2為滿足的電網(wǎng)供電的 中繼節(jié)點(diǎn)集合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， 用戶U在中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路上的信噪比爾)丨，其中#)、#)分別為源節(jié) 點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路、中繼節(jié)點(diǎn)i到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶U的信噪比； 同理，用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路上的信噪比其中yg分 別為源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路、中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比； 同理，用戶在中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路上的信噪比7卜)=滅，+々),47)丨，其中心)、以 分別為源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路、中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶h的信噪比； 同理，用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)h鏈路上的信噪比）^1) )^丨，其中、#分 另IJ為源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)h鏈路、中繼節(jié)點(diǎn)k$j目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比； 同理，用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)1^2鏈路上的信噪比，其中#、#分 另IJ為源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路、中繼節(jié)點(diǎn)kjij目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比； 同理，用戶&在中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路上的信噪比#) >，#)}，其中 1、分別為}原節(jié)點(diǎn)、到中M節(jié)點(diǎn)、k2||路、中M節(jié)點(diǎn)、k2到目6勺節(jié)點(diǎn)、路6勺戶^白勺 信噪比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， 若協(xié)作通信系統(tǒng)采用接收合并通信方式，則源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路的用戶U的信噪 比)中繼節(jié)點(diǎn)i到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路的用 戶y的信噪比)^^中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比,yg、源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié) 點(diǎn)j鏈路的用戶h的信噪比ytf)、中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶h的信噪比}^;)、 源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)h鏈路的用戶y的信噪比}^^、中繼節(jié)點(diǎn)匕到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶y 的信噪比yg、源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路的用戶y的信噪比、中繼節(jié)點(diǎn)kjij目的節(jié) 點(diǎn)鏈路的用戶y的信噪比、源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)k2鏈路的用戶的信噪比以及 中繼節(jié)點(diǎn)k2到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的用戶叫2的信噪比分別為合并后的信噪比值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是， 用戶y在中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路上的中斷門限化其中沱'°、Hf)分別 由式⑶和式⑷確定，即
式中，分別為用戶y在源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路上和中繼節(jié)點(diǎn)i到目的 節(jié)點(diǎn)鏈路上的中斷門限；/#(#)、./^(#)分別為用戶U在源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路和 中繼節(jié)點(diǎn)i到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的衰落信道下yfp和/?0的概率密度函數(shù)； 用戶~在中繼節(jié)點(diǎn)」鏈路上的中斷門限氽)=滅，+^)，}^2)丨，其中々、1)、4(；'2) 分別由式（5)和式（6)確定，即
式中，分別為用戶h在源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié) 點(diǎn)鏈路上的中斷門限；/>,)(?))、?/；>1(4今分別為用戶Uj在源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路 < Ij '2I 和中繼節(jié)點(diǎn)j到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的衰落信道下7l(^、I的概率密度函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其特征是，
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于節(jié)點(diǎn)類型的協(xié)作中繼選擇方法，其首先根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)中各中繼節(jié)點(diǎn)的供電來源，將協(xié)作通信系統(tǒng)分為三種情形，即協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點(diǎn)、協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)或協(xié)作通信系統(tǒng)中同時(shí)存在電池和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點(diǎn)；然后根據(jù)不同的情況選擇，采用不同的公式來選擇中繼節(jié)點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明的中繼選擇基于中繼設(shè)備的能量消耗，形成了與功率受限下的最優(yōu)功率分配結(jié)合的中繼選擇方法，被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)可以最大限度地提升傳輸速率，同時(shí)不浪費(fèi)系統(tǒng)能耗，另外，本發(fā)明還兼顧了信號(hào)質(zhì)量和中繼節(jié)點(diǎn)功耗，有利于降低全網(wǎng)的干擾水平，提升系統(tǒng)容量。
【IPC分類】H04W40-22
【公開號(hào)】CN104822170
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510163328
【發(fā)明人】肖琨, 徐盈盈
【申請(qǐng)人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日